2026年9月17日，美国能源部（DOE）启动“Quantum Genesis Q竞赛”，计划在约30个月内投入最高2.15亿美元，以里程碑方式推动美国企业开发并验证“科学相关量子计算机”（SRQC），目标是在2028年前后展示至少100个逻辑量子比特、能够执行完整科学工作流的容错量子系统。
相较于以物理量子比特数量衡量进展，这项竞赛把评价重点进一步转向逻辑量子比特、容错操作和真实科学任务。
图 劳伦斯伯克利国家实验室用于量子计算研究的低温设备
Q竞赛主要面向在美国注册和运营的营利性企业，预计遴选3至10家参与者，并采用“其他交易协议”（OTA）推进。申请者不仅要证明已有多量子比特系统基础，还要提出从当前能力、原型机到第一代科学相关量子计算机的扩展路线。
竞赛分阶段设置技术门槛。早期原型机参考目标约为10个逻辑量子比特、约1000次高难度容错操作，并完成科学计算子程序；第一代系统的参考目标则提高到至少100个逻辑量子比特、约10万次高难度容错操作，并运行完整科学工作流，计划在2028年集中评估。
资金与里程碑直接挂钩。验证方案获批后，每家可获25万美元；中期原型通过验证后再获125万美元。第二阶段设1亿美元基础激励池，并另设两个各5000万美元奖励池，分别面向达到至少150个和200个逻辑量子比特的企业。2.15亿美元为计划投入上限，后续资金仍取决于国会拨款。
能源部还计划另行投入最高4500万美元，依托国家实验室建设全栈验证平台，对硬件、纠错、控制、编译和科学应用进行独立评估。竞赛不限定单一硬件路线，超导、中性原子、离子阱、光子和自旋量子比特等方案均可参与。
图 阿贡国家实验室芝加哥量子计算测试平台
抢占窗口：全球容错竞赛进入关键节点
美国此时把容错量子计算推到台前，并不是偶然。过去几年，全球量子计算竞争的重点已经逐渐从谁的物理量子比特更多，转向谁能率先做出真正可运行的逻辑量子比特系统。
一个很明显的变化是，头部企业给出的时间表开始集中到本世纪20年代末。IBM计划在2029年推出Starling容错量子计算机，目标达到200个逻辑量子比特、运行1亿次量子门；Quantinuum同样把Apollo全容错系统的目标时间定在2029年，并计划达到数百个逻辑量子比特。PsiQuantum等企业也已在美国芝加哥、澳大利亚推进面向实用规模容错量子计算机的设施建设。
换句话说，2028-2030年前后，正在成为各方路线图上的一个重要时间窗口。
在这样的背景下，美国政府大概率不希望容错量子计算的节奏完全由企业路线图决定。此次能源部直接把目标定在2028年展示具有科学价值的容错量子计算能力，时间甚至早于IBM、Quantinuum公开路线图中的2029年节点。
更值得注意的是，美国今年以来围绕量子科技的动作明显加快。6月22日，白宫发布新的量子创新行政令，要求更新国家量子战略，并专门设立面向科学应用的“QC-ADDS”计划，同时部署量子计算评测、供应链、人才和产业合作等工作；第二天，能源部随即推出“Quantum Genesis”，明确提出到2028年发展和部署具有科学意义的容错量子计算能力。此次Q竞赛，实际上是这些部署开始进入具体实施阶段。
因此，美国现在押注容错量子计算，关注的已经不只是一次技术突破。在全球范围内，谁能更早建立逻辑量子比特、纠错性能和实际科学任务的验证体系，谁就更可能在下一阶段形成技术标准、科研平台和产业生态上的先发优势。
美国能源部把国家实验室、企业和科学用户提前拉到同一套任务体系中，本质上是在为容错量子计算真正进入科研应用做准备，也是在全球量子计算进入下一轮竞争之前提前卡位。
Q竞赛并不是孤立计划。2026年6月，美国能源部公布“Quantum Genesis”计划，设置三项相互衔接的任务：通过Q竞赛推动容错系统，筹建国家量子超级计算用户设施，并围绕化学、材料、等离子体物理和高能物理等方向开展应用研发。竞赛负责把技术推到可用门槛，用户设施负责开放科研使用，应用项目则提前定义“量子计算要解决什么问题”。
9月发布的“科学优先”路线图又给出了更长时间尺度：2026—2028年以重大科学挑战牵引硬件、算法和软件协同设计；随后建设量子计算用户设施；2030年以后，再把量子处理器、模拟器和传感器逐步接入更广泛的科研计算体系。评价重点也由单一硬件参数转向能否产生可验证的科学效用。
美国能源部的优势在于可以把国家实验室、高性能计算中心、科学用户设施和能源科学网络连接起来，将量子计算与超级计算、人工智能结合，并在统一科学任务下比较不同技术路线。由此看，Q竞赛争夺的不只是一台容错量子计算机，更是在为未来“量子+HPC+AI”的科研计算体系筛选技术、建立标准和培育供应商。
美国此次启动容错量子计算竞赛，释放出一个清晰信号：量子计算的竞争重点正由“比特数量”加快转向“逻辑性能、系统可靠性和实际科学任务能力”。
对中国而言，下一阶段应更加重视面向真实科研任务的系统验证，完善逻辑量子比特、纠错性能和科学工作流等评价体系，推动企业、高校、科研机构与超算平台协同攻关，加快形成从核心技术突破到整机验证、再到科研应用的完整发展链条。
https://www.energy.gov/science/articles/doe-launches-competition-accelerate-development-worlds-first-fault-tolerant?utm_source=gemini
